具有內(nèi)部熱調(diào)節(jié)器的聲學結(jié)構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明大致涉及一種用于削弱或阻尼從特定源發(fā)出的噪音的聲學結(jié)構。具體地，本發(fā)明涉及到暴露于相對高溫的聲學結(jié)構、以及用于保護這種聲學結(jié)構免受可能由這種熱暴露所導致的損害的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]普遍認為對付由特定源產(chǎn)生的噪音的最好方法是在源頭處理噪音。這通常通過對噪音源的結(jié)構增加聲學阻尼結(jié)構而實現(xiàn)。一個尤其有問題的噪音源是用在多數(shù)客機上的噴氣發(fā)動機。聲學結(jié)構通常結(jié)合在發(fā)動機入口、短艙和燃燒/排放結(jié)構中。這些聲學結(jié)構包括聲學諧振器，所述聲學諧振器包括相對薄的具有數(shù)以百萬的孔的聲學材料或網(wǎng)格，其對由發(fā)動機產(chǎn)生的聲能產(chǎn)生聲學阻抗。
[0003]蜂巢體因其相對堅固輕質(zhì)已成為用于航空器和宇航飛行器中的常用材料。對于聲學應用，聲學材料被添加到蜂巢體結(jié)構，使得蜂巢體單元格在遠離噪音的端部被聲學封閉，所述噪音被多孔覆蓋物在最接近噪音的端部阻尼和覆蓋。蜂巢體單元格以這種方式用聲學材料封閉而形成提供噪音衰減、阻尼或抑制的聲學諧振器。為了給諧振器提供額外的噪音衰減性質(zhì)，通常還在蜂巢體單元格內(nèi)部設置隔音板。
[0004]大型噴氣發(fā)動機包括在發(fā)動機內(nèi)居中設置的燃燒或熱區(qū)。熱區(qū)產(chǎn)生大量的熱燃氣。熱區(qū)由環(huán)形通路圍繞，空氣以冷得多的溫度通過所述環(huán)形通路流動。當今噴氣發(fā)動機的熱區(qū)通常以500 °?到750 °F量級下的溫度運行。下一代的噴氣發(fā)動機被設計成具有以更高溫度運行的熱區(qū)，該更高溫度預計高達900 °F。為了產(chǎn)生更低的排放并實現(xiàn)更高的燃料燃燒效率，更高的熱區(qū)運行溫度是必需的。
[0005]位于熱區(qū)附近的聲學結(jié)構必須針對相對高的溫度受到保護，以避免損害到蜂巢體和/或隔音板。這對于由采用基質(zhì)樹脂的復合材料制成的蜂巢體尤其是問題，所述樹脂取決于樹脂類型而具有350 °?到500 °?量級的最大運行溫度。用于制成這種隔音板的材料在直接暴露于熱區(qū)產(chǎn)生的熱時也會受到損害。
[0006]用于針對由熱區(qū)產(chǎn)生的熱而保護聲學結(jié)構的一個當前方案是在熱區(qū)與被保護的聲學結(jié)構之間放置絕熱結(jié)構，例如熱毯。熱毯減少流到聲學結(jié)構內(nèi)的熱以提供所需的熱保護。盡管熱毯提供足夠的絕熱，但它們會占據(jù)可觀的空間并增加發(fā)動機的重量。另外，通常的熱毯的使用壽命是有限的，使其必須以指定的時間間隔更換。為了能夠檢查底下的結(jié)構還必須移除熱毯。這種移除和重新安裝過程耗時，且多次操作會導致熱毯受損。修理和/或更換受損的熱毯會花費可觀的額外時間和成本。
[0007]用于熱保護聲學結(jié)構的另一個方案是用高溫硅樹脂涂覆聲學結(jié)構的高溫側(cè)。這種高溫硅樹脂涂層提供足夠的熱保護。但是，為了檢查底下的聲學結(jié)構必須刮去和剝離絕熱涂層。這是一個耗時的過程，并且也會破壞涂層。一旦完成檢查，必須對聲學結(jié)構施加新的涂層。施加新的硅樹脂涂層是耗時的過程，包括新的高溫硅樹脂涂層材料的額外成本。
[0008]現(xiàn)在需要設計一種較之已有熱保護系統(tǒng)更有效、更小且沒有那么重的用于聲學結(jié)構的熱保護系統(tǒng)。對于會用在預計有更高熱區(qū)運行溫度的下一代大型噴氣發(fā)動機中的聲學結(jié)構，這種需要尤其重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)絕熱板可內(nèi)置于聲學蜂巢體，以調(diào)節(jié)向聲學結(jié)構內(nèi)的熱流，并提供有效的絕熱系統(tǒng)，保護蜂巢體和隔音板免受可能由熱源導致的熱損害，所述熱源例如噴氣發(fā)動機的熱區(qū)。根據(jù)聲學蜂巢體被暴露的溫度，內(nèi)部熱調(diào)節(jié)器可單獨或與熱毯或其它外部絕熱結(jié)構組合使用。
[0010]本發(fā)明大致關于一種聲學結(jié)構，尤其是涉及一種位于噴氣發(fā)動機熱區(qū)附近的聲學蜂巢體。根據(jù)本發(fā)明的聲學結(jié)構包括具有容納第一邊緣和第二邊緣的蜂巢體，所述第一邊緣位于最接近高溫區(qū)域的位置處，所述第二邊緣遠離所述高溫區(qū)域。所述蜂巢體包括由在所述蜂巢體的第一和第二邊緣之間延伸的多個壁限定出的單元格。
[0011]作為本發(fā)明的特征，絕熱板位于單元格內(nèi)。所述絕熱板與蜂巢體的第一邊緣相鄰，以起到內(nèi)部熱調(diào)節(jié)器的作用，以控制或防止熱流入蜂巢體體內(nèi)。
[0012]作為本發(fā)明的特征，聲學阻尼材料位于所述絕熱板和所述第二邊緣之間的所述單元格內(nèi)，以提供噪音衰減。聲學阻尼材料是聲學隔板和/或雙功能填充材料的形式。雙功能填充材料在蜂巢體單元格內(nèi)部同時提供聲音阻尼和絕熱。
[0013]根據(jù)本發(fā)明使用內(nèi)置的絕熱板在蜂巢體內(nèi)提供熱調(diào)節(jié)器，使得能夠根據(jù)熱區(qū)的運行溫度、蜂巢體材料的溫度限制和蜂巢體單元格內(nèi)的雙功能材料的量而減少甚至消除獨立的熱毯或其它外部熱屏障的需要。
[0014]通過采用內(nèi)部絕熱板而使一部分熱保護系統(tǒng)內(nèi)部化提供具有多種設計變化的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這可用于實現(xiàn)只用外部熱毯時不可能實現(xiàn)的熱調(diào)節(jié)效果。因此，熱保護系統(tǒng)的整體尺寸和重量可被降低，同時仍對聲學蜂巢體保持必要程度的熱保護。這一特征對于下一代噴氣發(fā)動機中的熱保護聲學結(jié)構尤其有用，其中需要針對更高的運行溫度保護聲學結(jié)構，同時要盡可能地最小化熱保護系統(tǒng)的重量和尺寸。
[0015]本發(fā)明以上所述以及許多其它特征及伴隨的優(yōu)點將在聯(lián)系附圖時參照以下詳細說明而得到更好的理解。
【附圖說明】
[0016]圖1示出噴氣發(fā)動機的簡化的部分剖視圖，其中聲學結(jié)構包括根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部熱調(diào)節(jié)器。
[0017]圖2是聲學結(jié)構的一部分的簡化示意，包括根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部熱調(diào)節(jié)器(絕熱板)。
[0018]圖3是示出組裝形成示例聲學結(jié)構之前的聲學蜂巢體、實心保護片和穿孔聲學面板的分解圖。
[0019]圖4是圖1的簡化的端視圖，示出與發(fā)動機熱區(qū)相鄰設置的聲學結(jié)構。
[0020]圖5是示例的優(yōu)選聲學結(jié)構的一部分的簡化示意，包括根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部熱調(diào)節(jié)器，并額外包括外部熱毯。該示例優(yōu)選聲學結(jié)構旨在用于具有以高達900 °F及更高的溫度運行的熱區(qū)的下一代大型噴氣發(fā)動機中。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明的聲學結(jié)構可用于阻尼來自許多種噪音源的噪音，其中該聲學結(jié)構在一側(cè)上暴露于升高的溫度。該聲學結(jié)構非常適用于阻尼由商用航空器的航空器發(fā)動機(尤其是大型噴氣發(fā)動機)所產(chǎn)生的噪音。該聲學結(jié)構包括內(nèi)部熱調(diào)節(jié)器，使其可在沒有熱毯或其它外部絕熱結(jié)構的情況下應用于以600 °?到750 °?量級的最大溫度運行的當前發(fā)動機設計內(nèi)的位置。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的聲學結(jié)構包括熱毯或其它外部絕熱結(jié)構，以滿足下一代大型噴氣發(fā)動機所產(chǎn)生的熱負荷增加。下一代大型噴氣發(fā)動機會運行在某些熱區(qū)處于高達900 °F或更高的溫度的情況下。
[0022]以下詳細說明受限于噴氣發(fā)動機內(nèi)聲學結(jié)構的示范實施例。該實施例包括有和沒有外部絕熱結(jié)構，例如熱毯的兩種聲學結(jié)構。應理解本發(fā)明的聲學結(jié)構還可應用于需要阻尼來自噪音源的噪音且其中聲學結(jié)構在一側(cè)暴露于高溫的任何情況。
[0023]示例噴氣發(fā)動機在圖1中以10示出。噴氣發(fā)動機10包括產(chǎn)生如箭頭14所示的初級熱空氣流的燃燒核或熱區(qū)12。根據(jù)噴氣發(fā)動機的類型和設計，熱區(qū)或高溫區(qū)域12內(nèi)的熱空氣流可處于從600 °F到900 °F和更高的溫度范圍。短艙結(jié)構16位于熱區(qū)12周圍以提供環(huán)形導管18，冷的次級空氣如箭頭20所示通過所述環(huán)形導管18流動。冷的空氣流以等于外部空氣溫度的溫度進入噴氣發(fā)動機，并在其經(jīng)過所述環(huán)形導管18時被加熱到等于或略低于熱區(qū)12的溫度的溫度。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的示例聲學結(jié)構位于熱區(qū)12的外部部分，如22所示。聲學結(jié)構22包括位于最接近或與噴氣發(fā)動機的熱區(qū)或高溫區(qū)域12相鄰的第一側(cè)24。聲學結(jié)構22還包括位于最接近或與噴氣發(fā)動機的冷空氣導管或低溫區(qū)域18相鄰的第二側(cè)26。在圖1和2中示出沒有熱毯的聲學結(jié)構22。如有必要可增加熱毯以提供額外的熱保護。在下面說明并在圖5中示出包括熱毯的根據(jù)本發(fā)明的示例的絕熱系統(tǒng)。
[0025]在圖2中示出聲學結(jié)構22的詳細的簡化剖視圖。聲學結(jié)構22包括蜂巢體28，所述蜂巢體28包括從蜂巢體的第一邊緣34延伸到蜂巢體的第二邊緣36的限定出蜂巢體單元格32a-32d的壁30a-30e。作為本發(fā)明的特征，絕熱板38a_38d位